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上海博迅干燥箱的PID温控系统的优化设计与分析

[导读]针对普通热风干燥箱存在温湿度控制不均匀、热惯性大等问题,设计了一种温度及湿度可调的温湿度控制系统。

1 设计原理在温湿度控制过程中, 简单的定值开关控制会产生较大的迟滞现象, 降低干燥设备的干燥效果与品质。温湿度控制系统由温度控制系统、湿度控制系统、空气循环系统等组成[4,5,6]。温度控制系统包括制冷模块和加热模块两部分:制冷模块通过散布在箱体空间的导热管中的流体吸收箱体内多余的热量;加热模块采取分布在箱体内部的多组加热电阻进行加热, 其中每组3个加热电阻, 当每组工作的加热电阻个数为0, 1, 2, 3分别对应着不加热, 小幅度加热, 中温加热与最大功率加热。根据当前温度与目标温度的差值调整加热电阻与制冷系统的工作状态。湿度控制系统包括加湿模块与除湿模块:加湿模块采用蒸汽加湿法, 通过超声波加湿器将水蒸气加入箱体内;除湿模块采用干燥空气置换法降低箱体内湿度。在箱体内设有匀速转动的小型风机, 使得试验箱腔体内有着均匀的温湿度气流场。采用温湿度传感器模块 (AM2302) 对箱体内的温度与湿度进行检测。此方案能够满足一般的对温湿度有要求的的场合, 并且降低了温湿度控制的延迟。2 控制器电路设计硬件电路采用STM32F103单片机作为下位机主控芯片, 其外围设备包括温湿度检测电路, 温湿度控制电路。键盘输入模块, LCD显示模块, 上下位机通讯模块, 报警保护模块等。STM32通过串行通信模式与主机交换数据以实现向用户发送信息等功能。■2.1控制器主控电路STM32F103单片机主控制电路与其它模块连接原理图如图3所示。PB11~PB15为键盘输入端口, 通过对应按键对目标温湿度以及上下限进行设定。数字温湿度模块与单片机的PB6~PB9口相接, 测得的实时温度、湿度值经单片机处理后输送至PA3~PA7与PB8、PB10口, 通过LCD1602显示。温湿度控制口连接相应控制电路的继电器, 通过继电器控制加热、制冷, 加湿、除湿等部分的工作。键盘采用轮询方式实现对控制系统的设置, 从而达到对系统温、湿度值的及时调节PA9和PA10连接MAX232芯片实现上下位机通信的电平转换。

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